Un instante despues del big bang

[Guest]

Hola Nicolas. Soy un nuevo miembro de la asociacion.. jajaja. Me ha interesado mucho lo que expusiste, pareciera ser que este fenomeno teorico es una extension de la teoria de la relatividad. Pero me quedan dudas sobre tu interpretacion ¿a que te refieres con campo de lo potencial? ¿que hace que uno u otro evento se exprese? y muchos otros que me gustaria, de ser posible, me explicaras. Saludos a todos los miembros mas viejos que yo, y los menores por haber tambien.

[alshain]

Hola, no soy Nicolas pero quizás pueda aclarar algo.

El fenómeno al que se refiere Nicolas se denomina efecto Unruh: un observador acelerado mide una distribución térmica de partículas ahí donde un observador inercial sólo mide vacío.

Esto es consecuencia de la existencia de modos de exitación que conforman el vacío y que quedan modelados como ondas monocromáticas. Cuando uno observa estas ondas desde un sistema inercial nada cambia, salvo un desplazamiento Doppler de su frecuencia, pero a la hora de observarlos desde un sistema de referencia acelerado, el cambio en su frecuencia es tal que adquieren una distribución térmica. El observador inercial los considera como modos que contribuyen a la energía del vacío, mientras que el observador acelerado se ve obligado a considerarlos como partículas reales que dan lugar a una temperatura ambiente diferente.

De lo que se trata, en resumen, es que en la teoría cuántica de campos la definición del concepto de partícula sólo es común a observadores inerciales y cambia cuando hay observadores acelerados. Donde uno ve un campo desexcitado y con una determinada energía de vacío el otro lo ve excitado y con partículas y con un vacío diferente. La entidad fundamental es el campo y no la partícula.

El efecto Unruh es experimentalmente indetectable. Si fuese mucho mayor cada vez que acelerasemos sentiríamos calor y veríamos fotones por todos los lados.

Aquí el enlace al artículo de wikipedia. Para los que tienen problemas con el inglés decir que no hay versión al española, pero sí hay una muy buena versión en catalán que creo se entiende bastante bien (para los que no saben catalán como yo).

Un saludo.

[Nicolas]

Hola Antennae. Me disculpo por lo atrasado y precario de mi respuesta (ya que es un tema que da para mucho más), pero me encuentro con dificultades de tiempo, en todo caso gran parte de ella está en la información que ha expuesto alshain sobre el fenómeno mismo. Respecto a las dudas puntuales, en primer lugar cuando hablo de "campo de lo potencial" me refiero a lo que aún no acontece, es todo evento latente, o "virtual" como usa la cuántica. El evento se mantiene en este "no acontecer" debido a que no posee las condiciones energéticas necesarias para su manifestación, una especie de "inercia existencial".
En la teoría cuántica de campos todo evento ocurre en un medio denominado "vacío cuántico" que posee una energía denominada "energía de punto cero", la energía mínima que puede adquirir un sistema. A mi me gusta asociar esta energía a la necesaria para la existencia del espacio-tiempo, algunas opniones concuerdan. Como consecuencia de las fluctuaciones de este medio se obtienen las diferentes interacciones fundamentales (fuerte, débil, electromagnética y gravitacional) y las diferentes manifestaciones de la materia (es como se interpreta la matemática de campos). Estos variados eventos son diferentes formas de organización de la energía que en conjunto entregan la fisiología y estructura del Universo.
El hecho de que la energía se organice de una u otra forma creo que se debe netamente a la probabilidad, pero para su mantención en el tiempo pienso que ciertas formas de organización poseen una mayor estabilidad que otras. De aquí me he inventado un concepto que llamo "afinidad energética", que podría intervenir en la distribución de probabilidades para el acontecimiento de un evento sobre otro y su mantención en el tiempo. Por lo tanto si un evento no posee suficiente "afinidad energética" podría mantenerse siempre en el "campo potencial" o tener una "inversión espacio-temporal" demasiado pequeña como para influir sobre la realidad. Esta aparición y desaparición de eventos se observa (matemáticamente) en la topología del espacio tiempo a escalas muuuuy pequeñas, donde surge un concepto denominado "espuma espacio-temporal".

[Guest]

Gracias alshain por la información que has dado sobre el efecto Unruh, me puse a investigar y hasta encontré un video de youtube sobre el tema. Realmente me ha quedado claro. Nicolas, no encontré casi nada de lo que hablas en tu exposición como para alimentar muchas de las dudas que me ha inspirado. Si me puse al día del vacío cuántico y las fuerzas fundamentales, pero eso de afinidad energética y organizacion de la energía no he visto nada ¿como has hecho para inventarte tanto concepto? Y si alguien podría explicarme de QED y QCD y QFT, que no entiendo casi nada.

[Nicolas]

Y si alguien podría explicarme de QED y QCD y QFT, que no entiendo casi nada.

Me encuentro con la odisea que has encomendado a los foreros. La verdad es que ni siquiera los matemáticos y físicos encargados de las teorías tienen clara la naturaleza de ellas. Intentaré darte algunas aproximaciones de lo que hasta ahora entiendo de la teoría cuántica de campos, que reúne QED, QCD, teorías de interacciones débiles, y teoría Electro-Débil en el Modelo Stándard de Partículas. Pero advierto que por tiempo, que en estos días me es bastante escaso, mis intentos de aclaración tendrán que ser parcelados en esporádicas exposiciones.

Vamos por parte: las QFT, como he dicho antes de manera indirecta, describen las fuerzas no gravitacionales (débil, fuerte y electromagnética) está basado en "estructuras" matemático-físicas que describen una dualidad CAMPO-PARTÍCULA en términos geométricos (algo parecido a lo que sucede en la Teoría de la Relatividad). Es decir que las partículas se "entienden" como perturbaciones de un campo en un punto localizado del espacio-tiempo, por lo tanto las partículas serían entes físicos puntuales (lo cual es una abstracción matemática). Esta interprestación matemática de la naturaleza ha resultado hasta hoy altamente efectiva en descripición de una gran cantidad de fenómenos físicos, aunque existen nuevas teorías (aunque sin tener aún relación experimental) que no ocupan el concepto puntual de partícula, como la teoría de cuerdas entre otras.

Otro concepto que surge en las QFT es la de partículas "portadoras" de fuerza, las interacciones son descritas como un intercambio de partículas portadoras de la misma interacción. De aquí surgen los llamados bosones. Lo que les confiere esta cualidad a las partículas portadoras de fuerza es su "carga" o como es preferible llamarle su "constante de acoplamiento", que determina la fuerza de la interacción (por ejemplo: la interacción electro-magnética es más "fuerte" que la gravitacional por su diferencia de "carga"). Para cada interacción existe una "carga" diferente, para la electromagnética está la carga eléctrica, para la débil está la carga Fermi, y para la fuerte está la carga de color.
Me disculpo por tener que interrumpir la información aquí, pero me retiro a mis "obligaciones". SALUDOS.

[Guest]

Interesados, aguardamos continuidad en tu exposición, Nicolás.

Saludos del Abuelo.

[Nicolas]

Hola carlos y Antennae, continuo....
Por lo tanto de esta carga surgen las fuerzas fundamentales del Universo. Además de carga las partículas poseen un "moméntum angular intrínseco" conocido como "spin". Según el respectivo "spin" que posea cada partícula se le dará la clasificación requerida. Las partículas "fundamentales" (fermiones) poseen spin semi-entero: los conocidos quark, electrón, neutrino, etc... de spin 1/2, y sus supuestos "super-parejas" (de las teorías supersimétricas) de spin 3/2. Luego están los antes mencionados Bosones, que poseen spin entero: los de spin nulo (spin=0) son partículas "escalares" (dentro de los que está el Higgs), los de spin = 1 son bosones "vectoriales" (fotón, gluón, W y Z) y los de spin = 2 son bosones "tensoriales" (gravitón). Esta es una de las cualidades inalterables de una partícula.

Existe un conjunto de métodos que permiten obtener la versión cuántica de una teoría clásica (por ejemplo: la Electrodinámica Clásica de Maxwell se cuantiza para obtener a la QED), por lo que el camino general a seguir en la construcción de una teoría cuántica cualquiera es formular 1ro la teoría en términos clásicos (o sea, no-cuánticos), y luego "cuantizarla" utilizando tales métodos. La "cuantización" es la herramienta matemática (bastante compleja) que convierte el campo clásico en campo cuántico, que son representados como perturbaciones puntuales del espacio-tiempo de fondo (las campo-partículas antes mencionadas). Esto se hace para tratar con un concepto denominado "amplitud cuántica", que está asociado a los datos "inciertos" sujetos a la probabilidad (como la posición de una partícula), a mayor "amplitud cuática" mayor es la probabilidad del dato. Para entender este concepto me gusta imaginar una superficie líquida, al cual se le han tirado pequeñas piedras, lo que provoca ondas expansivas, solo que quedan confinadas a una posición (no se disipan), cada una de estas ondas confinadas es una campo-partícula, y su amplitud es la probabilidad de su posición (o condensación). Aquí encontramos uno de los grandes problemas de las QFT. Al "cuantizar" una teoría algunos de los problemas que se formulan poseen soluciones divergentes, es decir predice resultados infinitos, que en experimentos claramente no tienen sentido físico. Esto se debe a que no son "renormalizables" algunas de las situaciones que se presentan en la teoría. "Renormalización" consiste en una aproximación de la realidad total del fenómeno, a partir de una sumatoria de sub-realidades más pequeñas, este es el método "Perturbativo" usado en la mayoría de las teorías físicas, ya que abarcar la realidad total es algo demasiado complejo por ahora. Entonces los fenómenos no renormalizables son aquellos que al aplicarle el método perturbativo la sumatoria de las sub-realidades diverge al infinito y no converge a la realidad total que se observa en el experimento.

El medio sobre el que ocurren todos los fenómenos es un espacio Euclídeo, es decir, hasta ahora todos los fenómenos físicos (propagación de partículas libres, interacciones entre capos y partículas, etc.) que las teorías cuánticas (como las QFT) describen, se desarrollan o se desenvuelven en un "espacio de fondo" que es plano (llamado "espacio de Hilbert" y de Minkowsky). De aquí surge un segundo problema:
¿Cómo se describen los fenómenos de propagación e interacción de campo-partículas cuando el espacio en el cual suceden tales fenómenos no es plano, sino curvo? Es decir: ¿Cómo afecta la curvatura dináminca del espacio-tiempo (la gravedad) a los fenómenos cuánticos? El planteamiento de fenómenos con las QFT en un espacio-tiempo curvo dinámico representa un problema aún no resuelto. Por esto se considera que no es una teoría "generalmente covariante" (no es independiente del espacio físico de fondo en el cual ocurre).

Ahora he podido darme más tiempo, pero se me ha acabado. SALUDOS.

[Guest]

Buena condensación Nicolás. Me gustaría tuvieras tiempo para en otras ocasiones, fueras desmenuzando cada uno de los subtemas que conlleva la exposición de estas diversas teorías y la descripción gráfica que pudieras imaginar de las partículas.

Lo digo en serio, por cuanto desvivo por conocer si difiere tanto mi forma de concebir imágenes, de la de los estudiantes del siglo XXI.

Y en el hilo de Atando cuerdas, asimismo expresaras tu visión, de la teoría de las Supercuerdas, dado que no aparece nadie que se preste.

Agradecí al menos la intervención de alshain, que me orientó hasta cierto punto, pero ya sé que no es tema de su devoción.

O no tendré más remedio que continuar expresando mi forma de entenderlas. (Ya que existen cinco teorías, no vendrá de más que aparezca la mía como sexta, si resulta que no es lo que aquellas querían decir).

Saludos del Abuelo.

[Nicolas]

Continuo...
Por conveniencia teórica, las teorías que describen a la física de partículas fundamentales se construyen tal que ninguna campo-partícula posea masa. En esta forma las teorías poseen varias simetrías, las cuales no existirían si las partículas/campos tuviesen masa. Sin embargo, en el mundo real las partículas (libres) si poseen la propiedad llamada "masa". ¿Cómo reconciliar entonces las construcciones teóricas con lo observado? ¿Cómo darle masa a las partículas/campos sin estropear toda la construcción teórica? Al introducir masa, instantáneamente se está rompiendo determinada simetría de la teoría, por lo que se debe buscar la forma de que tal rompimiento de simetrías ocasione el menor daño posible a la teoría. Una forma de hacerlo es mediante el Mecanismo de Higgs, se postula la existencia de una campo-partícula escalar fundamental (una partícula que no está compuesta por otras más fundamentales) omnipresente en el Universo, la cual bajo ciertas condiciones interactúa con las demás campo-partículas originando, a través de dicha interacción, a la masa de cada una de ellas, y rompiendo espontáneamente ciertas simetrías. La unificación del Electromagnetismo y de las interacciones débiles en la Teoría Electrodébil utiliza este mecanismo, y dicha teoría ya fue confirmada, con el descubrimiento de los bosones W+- y Z. Sin embargo, aun no se ha encontrado al bosón de Higgs. Se cree que su masa (la cual surge debido a que auto-interacciona) debe ser mayor que los 114 GeV (ya que valores menores han sido descartados por experimentos en el CERN); se cree que podría ser un poco más pesado-masivo que el quark top (masa = 174.3 ± 5.1 GeV). El problema es que aun no se ha detectado ninguna partícula escalar, ni mucho menos el bosón escalar de Higgs. Por otro lado, introducir un campo escalar fundamental en las QFT convencionales es problemático ya que su masa es afectada por fenómenos cuánticos de tal forma que su masa aumenta de una forma descontrolada; esto a su vez se traduce en que debe poseer una constante de acople (carga) muy fuerte a bajas energías, lo cual produciría efectos observables y por ende ya se hubiese detectado, sin embargo, es claro que esto no concuerda con la realidad. Surgen entonces posibles alternativas al mecanismo de Higgs: podría ser entonces que el rompimiento de simetría sea producido por nuevas simetrías aun no descubiertas. Si existen simetrías como la super-simetría , el problema originado al introducir campos escalares fundamentales desaparece ya que se introducen nuevas campo-partículas y nuevas formas de interactuar, tal que cancelan el efecto producido por los procesos cuánticos que modifican la masa del Higgs, o por campos escalares compuestos postulados por las teorías de Tecnicolor y Tecnicolor Extendido, aunque las predicciones de algunos de estos modelos no concuerdan con los datos observados, o que el rompimiento de simetrías no sea espontáneo , sino que se origine por la misma dinámica no-lineal de la teoría.

Esta última información se relaciona con un tema que en lo personal interesa mucho: el origen de la Materia. Este tema es fundamental en la elaboración de una teoría absoluta para el Universo. Surgen preguntas como ¿Porqué hay más materia que anti-materia? ¿Porqué se dio la violación de la simetría Carga-Paridad? ¿Cuál es la función de la materia y energía oscura en la evolución del universo y sus componentes? ETC.. Pero debo hablar de ello más adelante por que en este momento no me da el cuero.

Hasta aquí llegan mis conocimientos específicos sobre los pros y contras de las teorías cuánticas de campo (debo admitir que también he buscado bibliografía de WIKIPEDIA). Carlos, respecto a tus inquetudes sobre teoría de cuerdas, no manejo del todo bien los conceptos teórico-matemáticos de la teoría lo suficientemente bien como para concluir sobre la dirección de tus estudios, pero en mi próximo post haré lo que pueda en ayudar (me dedicaré a estudiar la información que me esté al alcance). Hasta entonces. SALUDOS.

[Guest]

Laboriosa tu contribución Nicolás. Los resúmenes procedentes de varios autores, son de más fácil comprensión para los iniciados. Siempre se ven puntos de vista que pasan desapercibidos por el lector de un único autor.

En cuanto a mi afán de averiguar la diversa concepción que teneis de la teoría de cuerdas, te doy los enlaces de Wikipedia:

Las Supercuerdas

http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foto ... -03-05.htm

http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foto ... -03-06.htm

Que a mi modo de ver son un resumen mas clarificador que la extensa obra de Greene.

Si lo lees, podrás contar cómo lo entiendes, que mi forma de interpretar, topa constantemente con las correcciones que debo asumir, procedentes de alshain.

Saludos del Abuelo.